«Нейроморфные системы станут дополнять современные компьютеры»

На протяжении 50 лет закон Мура работал безотказно: каждые 2 года число транзисторов на микрочипе удваивалось, а цены постоянно снижались. Однако сегодня электроника уже стала настолько маленькой, что этот закон перестает действовать, а потребность во все более быстрых и дешевых чипах нарастает.

«Наша лаборатория тридцать лет вела эксперименты по созданию чего-то нового, чего-то перспективного», — говорит профессор Квабена Боахен, член Stanford Bio-X и Stanford Neuroscience Institute.

Первые идеи стали приобретать форму еще в середине 80-х. Уже тогда некоторые ученые предвидели конец закона Мура. Тогда же Боахен и другие ученые пришли к пониманию, что мозг обладает огромной вычислительной силой — на порядки выше, чем то, что создали люди, даже сегодня, и при этом он потребляет гораздо меньше энергии.

Пока другие разрабатывали нейросети, взяв за образец мозг, Боахен и его коллеги составили манифест из пяти пунктов о том, как строить нейроморфические компьютеры, которые копируют в кремнии то, что делает мозг в плоти и крови.

Первые два пункта относятся к самим нейронам, которые, в отличие от компьютера, оперируют смесью цифровой и аналоговой информации. В цифровом режиме нейроны посылают отдельные сигналы в форме электрических импульсов, похожих на нули и единицы. Но обрабатывают входящие сигналы они, складывая их вместе, и выстреливают их только когда набирается некая пороговая величина — скорее как наборный диск, чем переключатель.

Это наблюдение привело профессора Боахена к мысли попробовать использовать транзисторы в смешанном аналого-цифровом режиме. Оказалось, что такие микрочипы как более энергоэффективные, так и более устойчивые к отказу оборудования.

Это позволило ученым начать создавать нейронную иерархическую структуру, распределенные контуры вычислений и обратной связи. В результате появилось несколько физических устройств, в том числе — Neurogrid, один из первых в полной мере нейроморфических компьютеров. А через 2-3 года профессор Боахен надеется построить компьютер, вбирающий все пять пунктов манифеста.

Вряд ли эти компьютеры в ближайшее время появятся в наших ноутбуках, пишет Stanford News. Их задача не в этом. Нейроморфические системы будут наиболее полезны во встроенных системах с чрезвычайно высокими требованиями к энергии, такими как мозговые импланты или бортовые компьютеры автономных дронов.

«Это дополняющие системы, — говорит Боахен. — Они не будут заменять современные компьютеры».

Профессор Боахен не единственный, кто работает в этом направлении. Проект IBM TrueNorth берет пример с нервной системы, чтобы создать гораздо более эффективную компьютерную архитектуру. С другой стороны, она остается полностью цифровой и, как считает Боахен, в 20 раз менее эффективной, чем была бы Neurogrid, если бы была построена на транзисторах 28 нм, как TrueNorth.

Группа ученых Нидерландов и США разработала пластиковые синпасы, имитирующие поведение натуральных, со всем их достоинствами и недостатками. По их мнению, это единственный способ сделать нейронную сеть похожей на мозг.